KR20020093114A - Multiband antenna arrangement for radio communications apparatus - Google Patents

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KR20020093114A
KR20020093114A KR1020027014687A KR20027014687A KR20020093114A KR 20020093114 A KR20020093114 A KR 20020093114A KR 1020027014687 A KR1020027014687 A KR 1020027014687A KR 20027014687 A KR20027014687 A KR 20027014687A KR 20020093114 A KR20020093114 A KR 20020093114A
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케빈 알. 보일
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코닌클리케 필립스 일렉트로닉스 엔.브이.
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Abstract

안테나 장치는 그라운드 플레인(104)에 실질적으로 평행하게 지지된 패치 컨덕터(102)와 패치 컨덕터에 접속된 피드 컨덕터(106)를 포함한다. 그러한 장치는 알려진 PIFA들에서 패치 컨덕터와 그라운드 플레인 사이에 접속된 부가적 그라운딩 컨덕터의 결여를 제외하면, 종래의 평면 역 F 안테나(PIFA)와 유사하다. 이러한 그라운딩 컨덕터의 제거는 매칭이 외부 회로 소자에 의해 실행될 수 있게 하고, 그에 의해 더 나은 매칭을 성취할 수 있게 하며 감소된 부피로 종래의 PIFA 안테나들과 유사한 실행을 성취할 수 있게 한다. 이러한 이점들은 이중 대역(또는 다중 대역) 동작에 특히 명백하며 이중 대역 매칭 회로의 이용은 이용될 안테나보다 더 작고 덜 복잡함을 허용한다.The antenna arrangement includes a patch conductor 102 supported substantially parallel to the ground plane 104 and a feed conductor 106 connected to the patch conductor. Such a device is similar to a conventional planar inverted F antenna (PIFA), except for the lack of an additional grounding conductor connected between the patch conductor and the ground plane in known PIFAs. The elimination of such grounding conductors allows matching to be performed by external circuit elements, thereby achieving better matching and achieving performance similar to conventional PIFA antennas with reduced volume. These advantages are particularly evident for dual band (or multi band) operation and the use of dual band matching circuits allows for smaller and less complex than antennas to be used.

Description

무선 통신 장치를 위한 다중 대역 안테나 장치{Multiband antenna arrangement for radio communications apparatus}Multiband antenna arrangement for radio communication apparatus

이동 전화 핸드세트들 같은 무선 단말기들은 전형적으로, 정규 모드 나선형 또는 지그재그형 안테나 같은 외부 안테나나, 또는 평면 역 F 안테나(PIFA: Planar Inverted-F Antenna) 또는 유사한 내부 안테나를 포함한다.Wireless terminals, such as mobile phone handsets, typically include an external antenna, such as a regular mode spiral or zigzag antenna, or a Planar Inverted-F Antenna (PIFA) or similar internal antenna.

이러한 안테나들은 소형이며(파장에 비례), 따라서 작은 안테나들의 기본 한도들에 기인하여 협대역이다. 그러나, 셀룰러 무선 통신 시스템들은 전형적으로 10% 또는 그 이상의 프렉션 대역폭(fractional bandwidth)을 가진다. 예를 들면, 상당한 부피를 요구하는 PIFA로부터 그러한 대역폭을 성취하기 위하여, 패치 안테나의 대역폭과 그 부피 사이에서 직접적 관계(direct relationships)가 있지만, 그러한 부피는 소형 핸드세트들을 지향하는 현재 경향들로 인해 쉽게 이용가능하지 않다. 또한, PIFA들은 패치 높이가 증가함에 따라 공진에서 반응하게 되며, 그것은 대역폭을 개선시키는데 필요하다.Such antennas are small (proportional to wavelength) and therefore narrowband due to the basic limits of small antennas. However, cellular wireless communication systems typically have a fractional bandwidth of 10% or more. For example, to achieve such bandwidth from PIFA, which requires significant volume, there is a direct relationship between the bandwidth of the patch antenna and its volume, but such volume is due to current trends towards small handsets. It is not readily available. In addition, PIFAs will react at resonance as the patch height increases, which is necessary to improve bandwidth.

이중 대역 응용에 이용하도록 의도된 PIFA는 전형적으로 공통의 피드 포인트를 가진 두 개의 공진기들을 포함한다. 그러한 안테나의 예는 유럽 특허 출원 EP 0,997,974호에 개시되어 있으며, 거기에서 두 PIFA 안테나들은 공통 포인트로부터 공급되고 공통의 단락 핀(common shorting pin)을 공유한다. 그러나 다중 공진기들의 이용은 또한 안테나 부피를 증가시킨다.PIFAs intended for use in dual band applications typically include two resonators with a common feed point. An example of such an antenna is disclosed in European patent application EP 0,997,974, where two PIFA antennas are supplied from a common point and share a common shorting pin. However, the use of multiple resonators also increases the antenna volume.

본 발명은 실질적으로 평면형인 패치 컨덕터를 포함한 안테나 장치와, 그러한 장치를 통합하는 무선 통신 장치에 관한 것이다.The present invention relates to an antenna device comprising a substantially planar patch conductor and a wireless communication device incorporating such a device.

도 1은 핸드세트에 장착된 평면 역 L 안테나(PILA : Planar inverted L antenna)의 투시도.1 is a perspective view of a planar inverted L antenna (PILA) mounted to a handset.

도 2는 매칭 없는 도 1의 PILA에 대해 dB의 시뮬레이션된 반사 손실 S11대 MHz의 주파수 f의 그래프.FIG. 2 is a graph of simulated return loss S 11 vs. frequency f of dB for the PILA of FIG. 1 without matching. FIG.

도 3은 주파수 범위 800 내지 3000MHz에 걸쳐 도 1의 PILA의 시뮬레이션된 임피던스를 도시한 스미스 차트.3 is a Smith chart illustrating the simulated impedance of the PILA of FIG. 1 over a frequency range 800-3000 MHz.

도 4는 병렬 LC 공진 회로를 통해 구동되는 도 1의 PILA에 대해 시뮬레이션된 반사 손실 S11대 MHz의 주파수 f의 그래프.4 is a graph of simulated return loss S 11 vs. frequency f for the PILA of FIG. 1 driven through a parallel LC resonant circuit.

도 5는 주파수 범위 800 내지 3000MHz에 걸쳐 병렬 LC 공진 회로를 통해 구동되는 도 1의 PILA의 임피던스의 스미스 차트.5 is a Smith chart of the impedance of the PILA of FIG. 1 driven through a parallel LC resonant circuit over a frequency range 800-3000 MHz.

도 6은 이중 대역 매칭 회로의 회로도.6 is a circuit diagram of a dual band matching circuit.

도 7은 도 6의 매칭회로를 통해 구동되는 도 1의 PILA에 대해 시뮬레이션된 반사 손실 S11대 MHz의 주파수 f의 그래프.7 is a graph of simulated return loss S 11 vs. frequency f for the PILA of FIG. 1 driven through the matching circuit of FIG. 6.

도 8은 도 6의 매칭회로를 통해 구동되는 주파수 범위 800 내지 3000MHz에 걸쳐 도 1의 PILA의 시뮬레이션된 임피던스를 도시한 스미스 차트.FIG. 8 is a Smith chart illustrating the simulated impedance of the PILA of FIG. 1 over a frequency range 800-3000 MHz driven through the matching circuit of FIG. 6.

도 9는 UMTS, DCS1800 및 GSM에 대한 5개 대역 매칭 네트워크의 회로도.9 is a circuit diagram of a five band matching network for UMTS, DCS1800 and GSM.

도 10은 도 9의 UMTS 매칭 회로를 통해 구동되는 도 1의 PILA에 대해 시뮬레이션된 반사 손실 S11대 MHz의 주파수 f의 그래프.FIG. 10 is a graph of simulated return loss S 11 vs. frequency f for the PILA of FIG. 1 driven through the UMTS matching circuit of FIG. 9.

도 11은 도 9의 UMTS 매칭 회로를 통해 구동되는 주파수 범위 800 내지 3000MHz에 걸쳐 도 1의 PILA의 시뮬레이션된 임피던스를 도시한 스미스 차트.FIG. 11 is a Smith chart illustrating the simulated impedance of the PILA of FIG. 1 over a frequency range 800-3000 MHz driven through the UMTS matching circuit of FIG. 9.

도 12는 도 9의 GSM Tx 매칭 회로를 통해 구동되는 도 1의 PILA에 대해 시뮬레이션된 반사 손실 S11대 MHz의 주파수 f의 그래프.12 is a graph of simulated return loss S 11 vs. frequency f for the PILA of FIG. 1 driven through the GSM Tx matching circuit of FIG. 9.

도 13은 도 9의 GSM Tx 매칭 회로를 통해 구동되는 주파수 범위 800 내지 3000MHz에 걸쳐 도 1의 PILA의 시뮬레이션된 임피던스를 도시한 스미스 차트.FIG. 13 is a Smith chart illustrating the simulated impedance of the PILA of FIG. 1 over a frequency range 800-3000 MHz driven through the GSM Tx matching circuit of FIG. 9.

본 발명의 목적은 유사한 이중 대역 또는 다중 대역 실행을 제공하면서, 알려진 PIFA들보다 실질적으로 더 소형의 부피를 요구하는 평면 안테나 장치를 제공하는 것이다.It is an object of the present invention to provide a planar antenna device which requires a substantially smaller volume than known PIFAs, while providing similar dual band or multi band implementations.

본 발명의 제 1 양상에 따라, 그라운드 플레인에 실질적으로 평행하게 지지된 평면 패치 컨덕터와 상기 패치 컨덕터에 접속된 피드 컨덕터를 포함하는 안테나 장치로서,According to a first aspect of the invention, there is provided an antenna arrangement comprising a planar patch conductor supported substantially parallel to a ground plane and a feed conductor connected to the patch conductor,

상기 패치 컨덕터는 안테나 장치의 동작 주파수들에서 그라운드 플레인으로부터 전기적으로 절연되고, 상기 피드 컨덕터는 복수의 이산 주파수들에서 안테나에 대한 매칭을 제공하도록 배열된 매칭 네트워크에 결합되는, 상기 안테나 장치를 제공한다.The patch conductor is electrically insulated from the ground plane at operating frequencies of the antenna device, and the feed conductor is coupled to a matching network arranged to provide matching for the antenna at a plurality of discrete frequencies. .

그러한 안테나 장치는, 패치 컨덕터와 그라운드 플레인 사이에 접속된 그라운딩 컨덕터가 없다는 점에서 종래의 PIFA와 다르다. 이러한 그라운딩 컨덕터를 제거하고 외부 회로 소자로 이중 대역(또는 다중 대역) 매칭을 실행함으로써, 더 나은 매칭이 넓은 범위의 주파수들에 걸쳐 성취될 수 있으며, 감소된 부피와 덜 복잡한 안테나로 종래 PIFA 안테나들과 유사한 실행이 성취될 수 있게 한다.Such an antenna device differs from conventional PIFAs in that there is no grounding conductor connected between the patch conductor and the ground plane. By eliminating these grounding conductors and performing dual band (or multi band) matching with external circuit elements, better matching can be achieved over a wide range of frequencies, and conventional PIFA antennas with reduced volume and less complex antennas Similar implementations can be achieved.

본 발명의 제 2 양상에 따라, 본 발명에 따라 만들어진 안테나 장치를 포함한 무선 통신 장치를 제공한다.According to a second aspect of the invention, there is provided a wireless communication device comprising an antenna device made in accordance with the invention.

본 발명은 PIFA로부터 그라운딩 핀을 제거하고 별도의 다중 대역 매칭 네트워크를 이용함으로써 충분히 감소된 안테나 부피가 가능하다는 인식에 기초되어 있으며, 종래 기술 분야에서 제공하지 않는다.The present invention is based on the recognition that sufficiently reduced antenna volume is possible by removing the grounding pins from PIFA and using a separate multi-band matching network, which is not provided in the prior art.

본 발명의 실시예들은 첨부한 도면들을 참조하여, 예의 방법으로 기술된다.Embodiments of the present invention are described by way of example with reference to the accompanying drawings.

도면들에서 동일한 참조 번호들은 대응하는 특징들을 표현하는데 이용되었다.In the drawings the same reference numerals have been used to represent corresponding features.

핸드세트에 장착된 평면 역 L 안테나(PILA)의 투시도가 도 1에 도시되어 있다. PILA는 핸드세트의 부분을 형성하는 그라운드 플레인(104)에 병렬로 지지된 사각형 패치 컨덕터(102)를 포함한다. 안테나는 피드 핀(106)을 통해 공급된다. 이러한 안테나는 그라운드 플레인(104)에 패치 컨덕터(102)를 접속하는 부가의 단락 핀이 없다는 점에서 PIFA와 다르다.A perspective view of a planar inverted L antenna (PILA) mounted to a handset is shown in FIG. 1. The PILA includes a rectangular patch conductor 102 supported in parallel to the ground plane 104 that forms part of the handset. The antenna is supplied via feed pin 106. This antenna differs from PIFA in that there is no additional shorting pin connecting the patch conductor 102 to the ground plane 104.

PIFA에서 단락 핀은 매칭 기능을 실행하지만, 이러한 매칭은 한 주파수에서만 효율적이고 다른 주파수들에서는 매칭을 희생시킨다. 폐소의 함께 계류중인 공표되지 않은 영국 특허 출원 GB0101667.4(출원자 참조번호 PHGB010009)는 종래의 PIFA의 단락 및 피드 핀들이 어떻게 차동 모드(각 핀에 대해 반대 방향 전류들로)에서 단락 회로 전송선을 형성하는지를 도시하고 있다. 이러한 전송선은 매칭 기능(분로 리액턴스)을 실행한다. 상향 임피던스 전송은 공통 모드에서도 또한 실행될 수 있다. 그러나, 만들어진 매칭은 이중 대역(또는 다중 대역) 응용들에 최적이 아니며, 더 나은 매칭이 이산 컴포넌트들을 이용하여 일반적으로 만들어질 수 있다.In PIFA, short pins perform a matching function, but such matching is efficient at only one frequency and sacrifices matching at other frequencies. The unpublished, unpublished UK patent application GB0101667.4 (applicant reference number PHGB010009) of the closed site describes how short-circuit and feed pins of conventional PIFA form a short-circuit transmission line in differential mode (with opposite currents for each pin). It is showing. This transmission line performs a matching function (shunt reactance). Up impedance transmission can also be performed in common mode. However, the match made is not optimal for dual band (or multi band) applications, and better matching can generally be made using discrete components.

GSM 및 DCS 주파수 대역들에 이용되기 위한 PILA의 실시예에 있어서, 패치 컨덕터(102)는 치수들 20x10mm를 가지며 측정치들 40x100x1mm인 그라운드 플레인(104) 8mm 위에 위치된다. 피드 핀(106)은 패치 컨덕터(102)와 그라운드 플레인(104)의 두 구석에 위치된다.In an embodiment of the PILA for use in GSM and DCS frequency bands, patch conductor 102 is located 8 mm above ground plane 104 having dimensions 20x10 mm and measurements 40x100x1 mm. The feed pin 106 is located at two corners of the patch conductor 102 and the ground plane 104.

본 실시예(매칭 없는)의 반사 손실 S11은 Ansoft Corporation으로부터 이용 가능한 고주파수 구조 시뮬레이터(HFSS : High Frequency Structure Simulator)를 이용하여 시뮬레이션 되었으며, 800과 3000MHz 사이의 주파수들 f에 대한 결과들이 도 2에 도시되었다. 동일한 주파수 범위에 걸쳐 본 실시예의 시뮬레이션된 임피던스를 도시한 스미스 차트가 도 3에 도시되어 있다. 응답은 저주파수들에서 용량성이며 고주파수들에서 유도성이다. 그라운드 플레인(104)의 영향에 크게 기인하여, 전체 주파수 범위에 걸쳐 저항만이 10과 30Ω사이에서 변화한다.Return loss S 11 of this example (without matching) was simulated using the High Frequency Structure Simulator (HFSS) available from Ansoft Corporation, and the results for frequencies f between 800 and 3000 MHz are shown in FIG. Has been shown. A Smith chart showing the simulated impedance of this embodiment over the same frequency range is shown in FIG. 3. The response is capacitive at low frequencies and inductive at high frequencies. Due largely to the effect of the ground plane 104, only resistance varies between 10 and 30 Ω over the entire frequency range.

이러한 임피던스 특성은 피드 핀(106)과 그라운드 플레인(104) 사이에 접속된 병렬 LC 공진 회로를 이용하여 직접적으로 광대역 매칭에 적용하도록 한다. 그러한 공진 회로를 통하여 공급되는 도 1에 도시된 PILA의 시뮬레이션들이 둘다 일정한 50의 Q를 갖는다고 가정하고 1nH의 유도성과 8pF의 용량성을 이용하여 실행되었다. 반사 손실 S11에 대한 결과들이 도 4에 도시되어 있고 스미스 차트는 800과 3000MHz 사이의 주파수들 f에 대한 두 경우에 대해 도 5에 도시되어 있다. LC 공진회로가 크게 개선된 안테나 대역폭을 광대역/이중 대역 응답에 제공함이 명백하다.This impedance characteristic allows direct broadband matching using a parallel LC resonant circuit connected between the feed pin 106 and the ground plane 104. The simulations of the PILA shown in FIG. 1 fed through such a resonant circuit were performed using the inductance of 1 nH and the capacitiveity of 8 pF assuming that both had a constant Q of 50. The results for return loss S 11 are shown in FIG. 4 and the Smith chart is shown in FIG. 5 for both cases for frequencies f between 800 and 3000 MHz. It is clear that the LC resonant circuit provides greatly improved antenna bandwidth for wideband / dual band response.

그러나, 단순 병렬 LC 매칭은 분명히 최상이 아니며,However, simple parallel LC matching is clearly not the best,

패치 컨덕터(102) 또는 그라운드 플레인(104)의 치수들을 변화시키는 단계,Varying the dimensions of the patch conductor 102 or the ground plane 104,

직렬 LC 공진기를 추가하는 단계, 및Adding a series LC resonator, and

더 종래의 L, П, 또는 T 매칭 회로를 추가하는 단계를 포함하는 측정 범위에 의해 더 개선될 수 있다.It can be further improved by a measurement range that includes adding a more conventional L, П, or T matching circuit.

이들 모든 측정들의 이용은 본 기술 분야에 기술된 숙련자들에게 친숙할 것이다.The use of all these measurements will be familiar to those skilled in the art.

PILA 구조는 또한 이중 대역 매칭 회로를 통해 공급받을 수 있다. GSM 및 DCS1800 응용들에 적당한 회로의 예는 도 6에 도시되어 있으며, 여기에서, 이용된 소자들, C1은 1.2pF의 값을 가지고, L1은 6.5nH의 값을 가지며, C2는 3pF의 값을 가지고 L2는 6.9nH의 값을 가진다. 이용에 있어서, 매칭 회로는 P1과 P2의 접속들 양단에 50Ω의 소스로부터 공급되고, P3은 피드 핀(106)에 접속되며, P4는 그라운드 플레인(104)에 접속된다.The PILA structure can also be supplied via a dual band matching circuit. An example of a circuit suitable for GSM and DCS1800 applications is shown in FIG. 6, where the devices used, C 1 have a value of 1.2 pF, L 1 has a value of 6.5 nH, and C 2 has 3 pF L 2 has a value of 6.9nH. In use, a matching circuit is supplied from a source of 50 ohms across connections of P 1 and P 2 , P 3 is connected to feed pin 106, and P 4 is connected to ground plane 104.

도 6에 도시된 이중 대역 매칭 회로를 통해 공급되는 도 1에 도시된 PILA의 시뮬레이션들이 실행되었다. 800과 3000MHz 사이의 주파수들 f에 대한 두 경우에 대해, 반사 손실 S11에 대한 결과들이 도 7에 도시되어 있고 스미스 차트는 도 8에 도시되어 있다. 두 공진들은 3dB에서 120MHz의 대역폭을 갖는 920MHz과 3dB에서 350MHz의 대역폭을 갖는 1810MHz에 중심이 된다. 이러한 실행은 종래의 이중 대역 PIFA 구조의 것에 가깝다. 그러나, 그러한 종래의 이중 대역 PIFA는 도 1의 PILA의 1600mm3의 네 배의 부피보다 큰 7200mm3의 부피를 생성하는 전형적으로 30x30x8mm의 치수들을 가진다.Simulations of the PILA shown in FIG. 1 supplied through the dual band matching circuit shown in FIG. 6 were performed. For both cases for frequencies f between 800 and 3000 MHz, the results for return loss S 11 are shown in FIG. 7 and the Smith chart is shown in FIG. 8. Both resonances are centered at 920MHz with a bandwidth of 3dB at 120MHz and 1810MHz with a bandwidth of 350MHz at 3dB. This implementation is close to that of a conventional dual band PIFA structure. However, such conventional dual band PIFAs typically have dimensions of 30 × 30 × 8 mm, producing a volume of 7200 mm 3 which is four times the volume of 1600 mm 3 of the PILA of FIG. 1.

매칭 회로 소자들의 각각이 50의 Q를 갖는다고 가정하면, 안테나의 효율성은 GSM에 대해 40%와 DCS에 대해 70%이다. 다시 말하면, 이것은 종래의 PIFA 설계들의 전형적 효율성에 가깝다. 반사 손실과 효율성이 더 최적화될 수 있는 것이 명백할 것이다.Assuming each of the matching circuit elements has a Q of 50, the efficiency of the antenna is 40% for GSM and 70% for DCS. In other words, this is close to the typical efficiency of conventional PIFA designs. It will be apparent that return loss and efficiency can be further optimized.

다른 실시예들은 본 발명에 따라 만들어진 안테나 장치의 넓은 응용성을 논증한다. 도 1에 도시된 것과 동일한 치수들을 갖는 PILA는 도 9에 도시된 스위칭되는 5개 대역 매칭 회로를 통해 구동된다. 그러한 다중화기 회로는 폐소의 함께 계류중인 공표되지 않은 국제 특허 출원 PCT/EP01/06760(출원인 참조번호 PHGB000083)에 개시되어 있는 것을 기초로 한다. 그것은 피드 핀(106)에 RF 신호들을 결합하기 위한 출력(902)과 입력 소스를 선택하기 위한 5가지 방식 스위치(904)를 포함한다. UMTS 수신(906) 및 송신(908), DCS 수신(910), DCS 송신(912), GSM 수신(914), 및 GSM 송신(916)의 6개의 입력들이 있다.Other embodiments demonstrate wide applicability of antenna devices made in accordance with the present invention. PILA with the same dimensions as shown in FIG. 1 is driven through the switched five band matching circuit shown in FIG. Such a multiplexer circuit is based on what is disclosed in the unpublished, pending international patent application PCT / EP01 / 06760 (applicant reference number PHGB000083). It includes an output 902 for coupling RF signals to a feed pin 106 and a five way switch 904 for selecting an input source. There are six inputs of UMTS reception 906 and transmission 908, DCS reception 910, DCS transmission 912, GSM reception 914, and GSM transmission 916.

UMTS 신호들은 다이플렉서(918)(주파수 분할 듀플렉스 동작을 허용하기 위해)와 1.5pF 커패시터 C1을 포함하는 매칭 네트워크를 통하여 공급된다. 매칭 네트워크의 다른 가지에 있는 소자값들은, C2는 1.4pF이고 L1은 0.75nH, L2는10nH, L3은 14nH, L4는 13nH, L5는 10nH이며, C3은 0.75pF이다. UMTS에 대한 매칭은 50Ω시스템에 대한 설계였으며, 반면에 GSM 및 DCS 송신은 10Ω에 대해 설계되었고 GSM 및DCS 수신은 250Ω에 대해 설계되었다. 이것은 각각의 대역에 대한 임피던스 특성들과 주파수 둘다의 개개의 매칭이 충분히 최적화된 실행을 하게 하는 것이 가능하다는 다중화기 배열의 특정 이점을 논증한다.UMTS signals are supplied through a matching network that includes a diplexer 918 (to allow frequency division duplex operation) and a 1.5pF capacitor C 1 . Element value in the other branch of the matching networks, C 2 is 1.4pF, and L 1 is 0.75nH, L 2 are 10nH, 14nH is L 3, L 4 are 13nH, 10nH is L 5, C 3 is 0.75pF . Matching for UMTS was designed for a 50Ω system, whereas GSM and DCS transmissions were designed for 10Ω and GSM and DCS received were designed for 250Ω. This demonstrates the particular advantage of the multiplexer arrangement that it is possible to allow individual matching of both the impedance characteristics and frequency for each band to achieve a fully optimized implementation.

도 9의 5개 대역 매칭 회로를 통해 공급된 도 1의 PILA의 시뮬레이션들이 실행되었다. 이들에 대해, 스위치(904)는 선택된 브랜치에 대한 2.25Ω저항기(50Ω시스템에서 0.2dB와 등가)와 다른 브랜치들에 대한 50kΩ저항기(50Ω시스템에서 30dB와 등가)의 5개의 저항기들로서 모델링되었다. 이 품질의 스위치들은 마이크로 일렉트로마그네틱 시스템들(MEMS : Micro ElectroMagnetic Systems)에 의해 쉽게 성취 가능해야 한다.Simulations of the PILA of FIG. 1 supplied through the five band matching circuit of FIG. 9 were performed. For these, the switch 904 was modeled as five resistors of 2.25Ω resistor (equivalent to 0.2dB in 50Ω system) for the selected branch and 50kΩ resistor (equivalent to 30dB in 50Ω system) for the other branches. Switches of this quality should be easily achievable by Micro ElectroMagnetic Systems (MEMS).

800과 3000MHz 사이의 주파수들 f에 대한 반사 손실 S11에 대해 시뮬레이션된 결과들이 UMTS 브랜치에 대해 도 10에 도시되어 있고, 더불어 동일한 주파수 범위에 걸친 임피던스의 스미스 차트가 도 11에 도시되어 있으며, GSM 송신 브랜치에 대해 도 12에 도시되어 있고, 더불어 스미스 차트가 도 13에 도시되어 있다. 모든 브랜치들에 대한 결과들이 다음 테이블에 요약되어 있다.The simulated results for return loss S 11 for frequencies f between 800 and 3000 MHz are shown in FIG. 10 for a UMTS branch, and a Smith chart of impedance across the same frequency range is shown in FIG. 11, GSM A transmission branch is shown in FIG. 12 and a Smith chart is shown in FIG. The results for all branches are summarized in the following table.

대역treason 주파수(MHz)Frequency (MHz) 대역폭Bandwidth 효율efficiency 분리detach UMTSUMTS 1900-21701900-2170 6dB6 dB 65%65% 60dB60 dB DCS RxDCS Rx 1805-18801805-1880 10dB10 dB 60%60% 50dB50 dB DCS TxDCS Tx 1710-17851710-1785 10dB10 dB 70%70% 50dB50 dB GSM RxGSM Rx 935-960935-960 10dB10 dB 60%60% 40dB40 dB GSM TxGSM Tx 890-915890-915 10dB10 dB 50%50% 40dB40 dB

이러한 테이블에서, 대역폭은 특정 주파수 대역에 걸쳐 S11의 (음의)최대값을 표현한 것이다. 대역폭들은 모두 효율적인 것들로서 매우 수용 가능하다. 분리 숫자들(isolation figures)은 다중화기 네트워크가 스위치(904)에 의해 제공되는 부가적 분리를 제공함을 표현하는데 그것은 많은 실시예들에 유용할 수 있다.In this table, bandwidth represents the (negative) maximum of S 11 over a specific frequency band. The bandwidths are all very efficient and very acceptable. Isolation figures represent that the multiplexer network provides additional separation provided by the switch 904, which may be useful in many embodiments.

이러한 실시예는 다중 대역 매칭 네트워크와 함께 매우 소형의 PILA가 서로 다른 주파수들에서 통신 대역들의 범위에 걸쳐 매우 양호한 실행을 제공할 수 있음을 논증한다.This embodiment demonstrates that a very small PILA with a multi-band matching network can provide very good performance over a range of communication bands at different frequencies.

상기 기술된 실시예들에서 모든 매칭 소자들이 안테나의 외부에 있지만, 매칭 기능들 중 어떤 것은 예를 들면, 안테나를 지지하는 저손실 기판을 이용하여, 안테나 구조 자체를 실행할 수 있다. 이것은 예를 들면 더 높은 Q 유도기들의 포함을 가능하게 한다.Although all matching elements are external to the antenna in the embodiments described above, some of the matching functions may be implemented by the antenna structure itself, for example, using a low loss substrate supporting the antenna. This allows for example the inclusion of higher Q inductors.

본 개시물을 읽음으로써, 다른 변형들이 본 기술 분야의 숙련된 숙련자들에게는 명백할 것이다. 그러한 변형들은 안테나 장치들 및 그것의 소자 부품들의 설계, 제조 및 이용에서 이미 알려진 다른 특징들을 관련할 수 있으며, 그것은 본 명세서에 이미 기술된 특징들 대신이거나 그것에 부가하여 이용될 수 있다.By reading this disclosure, other variations will be apparent to those skilled in the art. Such variations may relate to other features already known in the design, manufacture and use of antenna devices and their component parts, which may be used in place of or in addition to the features already described herein.

본 명세서 및 청구항들에서 소자들 앞의 단어 "a" 또는 "an"은 복수의 소자들의 존재를 배제하지 않는다. 또한, 단어 "포함(comprising)"은 목록된 것들 이외의 다른 소자들이나 단계들의 존재를 배제하지 않는다.The word "a" or "an" before the elements in the present specification and claims does not exclude the presence of a plurality of elements. Also, the word "comprising" does not exclude the presence of elements or steps other than those listed.

Claims (5)

그라운드 플레인에 실질적으로 평행하게 지지된 실질적으로 평면형인 패치 컨덕터와 상기 패치 컨덕터에 접속된 피드 컨덕터를 포함하는 안테나 장치로서,An antenna device comprising a substantially planar patch conductor supported substantially parallel to a ground plane and a feed conductor connected to the patch conductor, 상기 패치 컨덕터는 상기 안테나 장치의 동작 주파수들에서 상기 그라운드 플레인으로부터 전기적으로 절연되고, 상기 피드 컨덕터는 복수의 이산 주파수들에서 상기 안테나에 대한 매칭을 제공하도록 배열된 매칭 네트워크에 결합되는, 안테나 장치.And the patch conductor is electrically isolated from the ground plane at operating frequencies of the antenna device, and the feed conductor is coupled to a matching network arranged to provide matching for the antenna at a plurality of discrete frequencies. 제 1 항에 있어서, 상기 그라운드 플레인은 상기 패치 컨덕터로부터 이격되고, 상기 패치 컨덕터와 공동 범위에 걸치는 것을 특징으로 하는, 안테나 장치.The antenna device of claim 1 wherein the ground plane is spaced apart from the patch conductor and spans a common range with the patch conductor. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 매칭 네트워크는 복수의 매칭 회로들에 결합된 복수의 입력들과 상기 복수의 매칭 회로들 중 하나를 선택하는 스위칭 수단을 포함하고, 상기 스위칭 수단의 출력은 상기 피드 컨덕터에 결합되는 것을 특징으로 하는, 안테나 장치.3. The apparatus of claim 1 or 2, wherein the matching network comprises a plurality of inputs coupled to a plurality of matching circuits and switching means for selecting one of the plurality of matching circuits, the output of the switching means being And an antenna device coupled to the feed conductor. 제 3 항에 있어서, 상기 스위칭 수단은 MEMS 스위치들을 포함하는 것을 특징으로 하는, 안테나 장치.4. An antenna arrangement as claimed in claim 3, wherein said switching means comprises MEMS switches. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 청구된 안테나 장치를 포함하는 무선 통신 장치.A wireless communication device comprising the antenna device as claimed in claim 1.
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Families Citing this family (23)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6819287B2 (en) * 2002-03-15 2004-11-16 Centurion Wireless Technologies, Inc. Planar inverted-F antenna including a matching network having transmission line stubs and capacitor/inductor tank circuits
KR100531624B1 (en) * 2002-12-06 2005-11-28 한국전자통신연구원 Ultra WideBand Inverted L Antenna Apparatus
WO2005109570A1 (en) * 2004-05-11 2005-11-17 Benq Mobile Gmbh & Co. Ohg A portable radio device
US7372411B2 (en) * 2004-06-28 2008-05-13 Nokia Corporation Antenna arrangement and method for making the same
KR100703282B1 (en) * 2005-02-17 2007-04-03 삼성전자주식회사 Planner inverted-f antenna apparatus and control method for proceeding optimized frequency quality in multi-frequency environment
JP4645922B2 (en) * 2005-04-27 2011-03-09 エプコス アーゲー Wireless device having an antenna device suitable for operating over multiple bands
CN1983714A (en) * 2005-12-14 2007-06-20 三洋电机株式会社 Multi-band terminal antenna and antenna system therewith
US7274340B2 (en) * 2005-12-28 2007-09-25 Nokia Corporation Quad-band coupling element antenna structure
US9007275B2 (en) * 2006-06-08 2015-04-14 Fractus, S.A. Distributed antenna system robust to human body loading effects
US7792548B2 (en) * 2006-09-28 2010-09-07 Broadcom Corporation Multiple frequency antenna array for use with an RF transmitter or transceiver
EP2140517A1 (en) * 2007-03-30 2010-01-06 Fractus, S.A. Wireless device including a multiband antenna system
CN102084542B (en) * 2008-08-04 2014-01-22 弗拉克托斯股份有限公司 Antennaless wireless device capable of operation in multiple frequency regions
WO2010015364A2 (en) 2008-08-04 2010-02-11 Fractus, S.A. Antennaless wireless device capable of operation in multiple frequency regions
US8232925B2 (en) * 2009-05-29 2012-07-31 Intel Mobile Communications GmbH Impedance tuning of transmitting and receiving antennas
EP2306589A1 (en) * 2009-10-05 2011-04-06 Research In Motion Limited Mobile communication device with a matched dual band antenna
WO2011095330A1 (en) 2010-02-02 2011-08-11 Fractus, S.A. Antennaless wireless device comprising one or more bodies
CN103155276B (en) 2010-08-03 2015-11-25 弗拉克托斯天线股份有限公司 The wireless device of multi-band MIMO operation can be carried out
CN201975511U (en) * 2010-12-15 2011-09-14 中兴通讯股份有限公司 Terminal antenna
US9583824B2 (en) * 2011-09-28 2017-02-28 Sony Corporation Multi-band wireless terminals with a hybrid antenna along an end portion, and related multi-band antenna systems
US9673520B2 (en) * 2011-09-28 2017-06-06 Sony Corporation Multi-band wireless terminals with multiple antennas along an end portion, and related multi-band antenna systems
WO2015182016A1 (en) 2014-05-29 2015-12-03 株式会社東芝 Antenna device, antenna device making method, and radio device
ES2973383T3 (en) 2014-07-24 2024-06-19 Ignion S L Slim radiation systems for electronic devices
US10199730B2 (en) 2014-10-16 2019-02-05 Fractus Antennas, S.L. Coupled antenna system for multiband operation

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61196603A (en) * 1985-02-26 1986-08-30 Mitsubishi Electric Corp Antenna
US5319378A (en) * 1992-10-09 1994-06-07 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Army Multi-band microstrip antenna
US5886669A (en) * 1995-05-10 1999-03-23 Casio Computer Co., Ltd. Antenna for use with a portable radio apparatus
JPH09232854A (en) * 1996-02-20 1997-09-05 Matsushita Electric Ind Co Ltd Small planar antenna system for mobile radio equipment
US5764190A (en) * 1996-07-15 1998-06-09 The Hong Kong University Of Science & Technology Capacitively loaded PIFA
GB9627091D0 (en) * 1996-12-31 1997-02-19 Northern Telecom Ltd An inverted E antenna
FI113212B (en) * 1997-07-08 2004-03-15 Nokia Corp Dual resonant antenna design for multiple frequency ranges
JP3973766B2 (en) * 1997-09-19 2007-09-12 株式会社東芝 Antenna device
DE19822371B4 (en) * 1998-05-19 2018-03-08 Ipcom Gmbh & Co. Kg Antenna arrangement and radio
US5969681A (en) * 1998-06-05 1999-10-19 Ericsson Inc. Extended bandwidth dual-band patch antenna systems and associated methods of broadband operation
FI105061B (en) 1998-10-30 2000-05-31 Lk Products Oy Planar antenna with two resonant frequencies
FI113588B (en) * 1999-05-10 2004-05-14 Nokia Corp Antenna Design
GB2349982B (en) * 1999-05-11 2004-01-07 Nokia Mobile Phones Ltd Antenna
US6181280B1 (en) * 1999-07-28 2001-01-30 Centurion Intl., Inc. Single substrate wide bandwidth microstrip antenna
US6466170B2 (en) * 2001-03-28 2002-10-15 Motorola, Inc. Internal multi-band antennas for mobile communications

Also Published As

Publication number Publication date
CN100477379C (en) 2009-04-08
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US6674411B2 (en) 2004-01-06
JP2004519915A (en) 2004-07-02
WO2002071541A1 (en) 2002-09-12
US20020149524A1 (en) 2002-10-17
CN1457533A (en) 2003-11-19

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